第2章 涂料(包装辅助材料)

树 脂
颜 料
助 剂 溶剂和稀 释剂
涂料的分类
• 我国对涂料的分类是采用以成膜物质为 基础的分类方法，即按在成膜物质中起 决定作用的一种成分为基础，作为分类 的依据，见表5-12，其中辅助材料代号 如表5-13所示，部分涂料的基本名称及 代号如表5-14所示
第二节 涂料用油及天然树脂和人造树脂
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• 一、涂料用油 • 在涂料工业中，油是最早使 用的成膜物质，目前，油仍是 油性涂料和油基涂料的主要成 膜物质。
野桐油
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亚麻
蓖麻和蓖麻籽
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2、油的成膜性与分子结构的关系
油脂分子中的双键，使其具有较强的反应能 力，最常见的反应是与空气中的氧发生氧化 反应。也能打开双键发生聚合反应，使油分 子相互结合，分子不断扩大，这些大分子又 逐渐结合成网状结构，以致不能自由移动， 形成固体涂膜。油的氧化聚合反应十分复杂， 可生成过氧化物，产生双键转移，发生聚合 反应。。
二、涂料用合成树脂的品种
• 1.涂料用天然橡胶衍生物及合成橡胶 • 天然橡胶衍生物及合成橡胶是橡 胶涂料的主要成膜物质，具有优良 的耐水性和耐化学腐蚀性，特别具 有优良的耐碱性。
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(1)氯化橡胶
• 将天然橡胶塑炼后，制成溶液，在催化剂的存在下，通氯气 氯化即可制得氯化橡胶。氯化后的产物极性增加，涂膜的附着力 增强，溶解性得到改善。氯化程度不同，产物的含氯量也不同。 涂料用氯化橡胶的含氯量为65～68％，主要是三氯化物和四氯化 物的混合聚合物。 • 氯化橡胶为白色粉末或细片状松软固体，能溶于芳香族烃类、 氯代烃类、酯类、酮类溶剂，不溶于水、酒精及石油溶剂。 • 氯化橡胶涂料有很多优良性能。它的涂膜坚硬、稳定、耐酸、 耐碱、耐霉菌、涂膜的水蒸气渗透性低，耐久性好，干燥快。并 能与其它树脂有较好的相溶性，故可将其加入到其它涂料中，以 减少涂膜干燥时间，增加硬度，提高耐磨性和耐候性。
(2)纤维素醚
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纤维素的羟基上的氢原子被取代，得到纤维素醚； 常用取代基有甲基、乙基、苄基、丙烯基、羟乙基、 羧甲基等，如用氯乙烷和碱与纤维素进行醚化反应可 制得乙基纤维素。乙基纤维素能形成坚硬的薄膜，在 低温下仍能保持其挠曲性，在涂料中作主要成膜物质， 并可用于塑料，油墨及粘合剂等。 • 纤维素酯和纤维素醚都是热塑性高分子化合物，可 选用适当的溶剂制得较好的挥发性涂料。
5、纤维素衍生物
• • (1)纤维素酯 将纤维素用无机酸(如硝酸)或有机酸(如乙酸、丙酸、丁酸)酯 化，可制得硝酸纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素等。 • 在纤维素酯中，应用最多的是硝酸纤维，其酯化度随硝化条 件而改变。工业上以含氮的百分数表示硝化程度。用作涂料的硝 酸纤维含氮量在11.2％～12.4%、粘度在0.2～200s之间，其中最 常用的是0.5s的，它的耐久性、强度和弹性都较好。 • 涂料用硝酸纤维，一般都加乙醇或丁醇作稳定剂，避免爆炸。 硝酸纤维素能与松香树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、 乙烯类树脂等混溶。它能溶于酯类、酮类溶剂，不溶于醇类、苯 类等溶剂。 •
4、松香及其衍生物
• 松香能溶于多种溶剂中，并能和油混溶。它与油合用， 能提高涂膜的光泽和硬度。但它的软化点低，使涂膜 发粘。因为松香的主要成分是松香酸，易与碱性颜料 发生作用。又由于松香结构中有双键和羧基，松香制 成的涂膜耐水性和耐气候性不好。所以在现代涂料工 业中一般不直接使用松香，而是使用松香的衍生物或 改性松香。如松香甘油酯、季戊四醇松香酯、顺丁烯 二酸酐松香酯等。以降低酸值，提高硬度，改进抗耐 性。
1．油的组成
• 油(在涂料工业中主要使用植物油)的主要成分是甘油三 脂肪酸酯，其通式如下：
• 式中，R1、R2、R3分别表示脂肪酸的烃基部分。R1、 R2、R3可以相同，也可以不同。此外，油中尚有少量 磷酯、固醇、色素等杂质，它们对涂料的制备有害， 必须除去。
• 脂肪酸是一系列同系物的总称，结构中含有双键的称 不饱和脂肪酸，不含双键的称饱和脂肪酸。常见的饱 和脂肪酸有： • 月桂酸(十二酸) C11H22C00H • 豆蔻酸(十四酸) C13H27C00H • 软脂酸(十六酸) C15H31C00H • 硬脂酸(十八酸) C17H35C00H
2、大漆
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大漆是由漆树树脂制得，其主要成分是漆酚， 在大漆中，漆酚含量越高，质量越好。 • 大漆可用汽油，二甲苯等溶剂稀释，靠漆 酚形成极复杂的网状结构成膜。其涂膜坚硬、 富有光泽，附着力强，耐久、耐磨、耐酸、耐 溶剂。缺点是色深，性脆，粘度高，不易施工， 干燥速度慢，干燥时气味易引起人体过敏。过 去主要用作木器涂料，现在在防化学腐蚀方面 应用很广。
(2)搭接接头
彩色沥青
彩色沥青
• 彩色沥青造价高，大约是黑色沥青的4－5倍，所 以在应用上，很多城市都采取了保守态度。 据介绍，彩色沥青是将黑色沥青提纯成无色透明 沥青，然后加入钛、铬、铁等成分，以及特殊的颜料 配比，制成红、黄、蓝、绿等彩色沥青。沈阳的彩色 沥青制造技术，属国内领先水平。彩色沥青成品，与 石料、石粉等混合搅拌，制成彩色混凝土后，就可以 直接铺在路面上了。作为建筑材料，其耐磨力度比砖 要大得多，而柔度却是砖难以比拟的。
紫胶
• 紫胶在采集后通过加工，在加工过程中，提取的副产 品紫胶色素，是一种天然食用红色素，用于加工糖果、 饮料、糕点、肉类、化妆品等方面，具有色泽鲜艳、 无害于人体健康等优点，是化学合成色素难以相比的， 因而受人欢迎，乐于采用。这是云南最具特色的林化 工产品，紫胶是由生活在寄主植物上的紫胶虫分泌的 纯天然树脂，具有粘接性强、绝缘、防潮、涂膜光滑、 透亮等特征，且无毒、无味，是重要的工业原料，被 广泛应用于化工、军工、冶金、机械、木器、造纸、 电子、医药、食品等行业，具有重要的经济价值。紫 胶产品主要有：颗粒胶、有色虫胶片、漂白胶及紫胶 红色素等系列产品。
虫胶(紫胶)片
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紫胶
紫胶是寄生在秧青、泡火绳、牛肋巴、三叶豆等植物上 的，不计其数的绣花针针尖般大小的紫胶虫的分泌物 结成的紫色块状物。这种天然形成的虫胶又称原胶， 可以用种胶在紫胶虫寄生植物上以人工放养的生产方 式获得。每个微小的紫胶虫，一生中只能为人类贡献 约一毫克原胶。
• 中国紫胶产量居世累第三位，产量约1100吨，紫胶片 的现在市场价格约为每吨2万元。云南是我国紫胶的主 产区，主要种植在思茅、红河、临沧等地作为云南省 主要的生物资源之一，紫胶产量占全国产量的80%以 上，由于寄生树种多而优良，云南紫胶年产量居全国 首位，品质较佳。紫胶虫对自然生长条件要求较高， 气温过低、过高均不适宜其发育生长。红河州绿春县 发展紫胶有着得天独厚的自然条件，这里气候温和， 素有小春城之称。全县八乡一镇均可放养虫胶，尤以 大黑山乡、骑马坝乡和半坡乡为最佳放养地。若原料 充足，现年产胶片可达300—400吨。
表5-2-1
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组 主 要 成 膜 物 质 次 要 成 膜 物 质 辅助成 膜物质 挥发物质 分
涂料的组成
油 料
植物油：桐油、豆油等 天然树脂：虫胶、松香天然沥青等 合成树脂：酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸 酯等 无机颜料：钛白粉、氧化锌等 有机颜料：酞菁蓝等 防锈颜料和体质颜料：红丹、硫酸钡、滑 石粉、碳酸钙等 增塑剂、催干剂、固化剂、防霉剂、乳化 剂、润滑剂等 二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇等
包装辅助材料
天津科技大学 包装与印刷工程学院
韩 永 生Hale Waihona Puke Baidu
2006. 4
第五篇
第2章 涂 料
涂料的定义 • 涂料是一种含颜料或不含颜料 的、用树脂及油等制成，涂覆在物 体表面并能形成牢固附着的连续薄 膜的包装辅助材料。
涂料的作用
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涂敷在物体表面涂料所形成的坚实的薄膜 能将产品表面与空气、水分和其他如酸、碱、 盐、二氧化硫等等腐蚀介质隔离开，有效防止 锈蚀和腐朽，同时可减轻产品受摩擦和冲击的 程度，起到一定的机械防护作用。可以根据产 品的需要配成各种色彩鲜艳、光亮美观的涂料， 在产品表面涂饰之后，可以形成各种美丽的花 纹，赋予产品以美丽的外观，起到展示、促销 作用。
大豆和玉米
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棉花和棉籽
二、涂料用天然树脂和人造树脂
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1、虫胶(紫胶)
虫胶俗称漆片，是紫胶虫分泌物经加工精制得到的 片状天然树脂，颜色从半透明的浅黄色到几乎不透明 的暗红色，软化点40～50℃，熔点77～90℃。 • 虫胶最好的溶剂是低级醇(乙醇、甲醇等)，也溶于低 级羧酸，完全或部分溶于丙酮、乙醛、丁醛或醚中。 不溶于脂肪烃、芳烃及卤代烃溶剂中。 • 将虫胶溶于酒精中，可制得虫胶清漆。它的成膜过 程是溶剂挥发的物理过程，因此干燥迅速。虫胶涂膜 坚硬、光亮，但遇水变白。
气瓶的颜色
电线电缆
PTFE涂料
外墙涂料
• 内墙涂料
•
家具
第一节、涂料的种类
涂料一般由可挥发部分和不挥发部分组成，当涂料涂 覆在包装容器的表面后，其可挥发部分逐渐挥发逸去， 留下不挥发部分固结成膜，所以不挥发部分称成膜物质。 成膜物质又可分为主要成膜物质、次要成膜物质和辅助 成膜物质三类，主要成膜物质可以单独成膜，也可以与 颜料等次要成膜物质共同成膜。涂料的各组成及品种见 表5-2-1。
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大漆软玉 镶嵌家具
漆树
割漆
３、沥青
• 沥青为黑色硬质热塑性物质或无定形的粘稠状物 质，可溶于四氯化碳、三氯甲烷等有机溶剂。成分极 其复杂，根据来源不同分为天然沥青、石油沥青和焦 油沥青三种。 • 沥青具有耐水、耐酸、耐碱、电气绝缘性好等特点， 且资源丰富，成本低，生产简单，常用做各种涂料的 成膜物质。 • 沥青可用植物油改性，以提高涂膜的柔韧性，耐气 候性，耐溶剂性等。沥青还可以与其它树脂合用。为 便于施工，可加溶剂稀释。可制做防水涂料、防腐涂 料，金属保护涂料及电气绝缘涂料等。
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第三节
涂料用合成树脂
• • 一、涂料用合成树脂的特点 • 1.涂料用合成树脂的分子量 • 从理论上看，聚合物的分子量高，材料的机械性能及耐老化、 耐腐蚀性也好。但是从涂料的应用、施工特点来看，还要考虑到 树脂的溶解性、相容性，粘度大小和对颜料的润湿性等因素，分 子量过高会带来不利的影响。一般说来，供制做挥发型涂料的热 塑性树脂(特别是分散性体系)，如纤维素漆、乙烯类树脂漆、丙 烯酸树脂，漆和橡胶类漆等，其聚合物分子量可高些，但也比塑 料、橡胶或纤维的分子量低。而对于热固性树脂，如环氧树脂、 聚氨酯等，则在施工前首先合成较低分子量的预聚物，施工后通 过预聚物间的官能团反应进行固化交联，交联密度的大小对漆膜 的耐水性，耐溶剂性和硬度等性能有很大影响。
油的成膜难易
• • 将干性油涂在物体表面时，通过 不饱和脂肪酸的一系列氧化聚合反 应，涂层会逐渐干燥成膜。油的成 膜难易与其分子中的双键数目及双 键的排列方式有关，含双键越多， 结膜越快；双键成共扼结构的，比 双键为间隔形式的结膜快。
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碘
值
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在工业上用碘值这一指标区分油的干燥性 能，碘值指100g油所能吸收碘的克数。碘值是 测定油的不饱和度的主要方法，根据干燥性能 和碘值，可以把涂料用油分为干性油、半干性 油和不干性油三种。 • 干性油的碘值在140以上，油分子中的平均 双键数超过6个。这种油在空气中易氧化干燥 成几乎不溶于有机溶剂、加热不软化的油膜。 常用的干性油有桐油、亚麻仁油、梓油和苏籽 油。
自然界的一切油脂均是由几种脂肪酸 组成的混合甘油脂。
• • • • • • • • • • • 常见的不饱和脂肪酸有： 油酸(十八碳烯—9—酸) CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7—C00H 亚油酸(十八碳二烯—9，12一酸) CH3(CH2)4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7—C00H 亚麻酸(十八碳三烯—9，12，15酸) CH3CH2CH＝CHCH2CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7—C00H 桐油酸(十八碳三烯—9，11，13—酸) CH3（CH2）3CH＝CHCH＝CHCH＝CH(CH2)7—C00H 蓖麻油酸(12—羟基十八碳烯—9—酸)
梓树
苏子
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半干性油和不干性油
• 半干性油的碘值约为100～140，平均双键数在4～ 6之间，这种油在空气中能干燥成膜，但速度慢，涂膜 软，加热时可软化及熔融，易溶于有机溶剂中。属于 这一类油的有豆油、玉米油、棉籽油、葵花籽油等。 • 不干性油的碘值在100以下，平均双键数在4个以 下，在空气中不能氧化干燥成膜。不干性油有蓖麻油， 花生油等，它们可作合成树脂的催化剂。有的不干性 油经化学改性可变成干性油。如在高温及酸催化剂作 用下，蓖麻油可脱去一分子水，由原来的蓖麻油酸结 构转变为亚油酸结构，即成为具有较好性能的干性油。